Для чего необходимо частотное регулирование насосов?

При включении в схему частотного преобразователя для насоса можно обеспечить эффективное управление оборудованием. Это устройство служит для регулирования напряжения и частоты электрического тока в сети питания агрегата, от чего зависят обороты электродвигателя в приводе.

Частотные преобразователи применяют на насосных установках бытового и промышленного назначения в системах водоснабжения, водоподготовки и других технологических комплексах различных производственных областей.

Задачи частотного преобразователя

Основная функция частотного преобразователя состоит в точной настройке насосного агрегата, исключив при этом физическое воздействие на электродвигатель. К примеру, при отсутствии этого устройства, для уменьшения давления приходится сокращать размер проходного сечения магистрали регулирующей арматурой или байпасами.

В результате двигатель продолжает работать с прежней интенсивностью при меньшем напоре на выходе. Это приводит к избыточному потреблению электроэнергии, усилению вибрации, быстрому износу мотора, что вызывает риск аварийного выхода из строя оборудования.

Применение частотного преобразователя обеспечивает решение следующих задач:

• равномерной загрузке агрегата;
• снижения тока в момент пуска для плавности, стабильности работы;
• предупредить возникновение перегрузок на оборудование;
• увеличить ресурс насосной установки.

Функционал некоторых моделей ЧП включает защиту электрооборудования, если происходит короткое замыкание, перегрев, высокочастотные помехи в сети.

Конструкция и принцип действия

Конструкция частотного преобразователя включает комплект силовых блоков, микропроцессоров, систему охлаждения, заключенные в пластиковый или стальной корпус. Отдельные модули подобраны так, чтобы обеспечить стабильность работы даже при значительной нагрузке.

Устройство функционирует следующим образом:

• на вход поступает напряжение от сети или автономного источника питания;
• выпрямитель в составе модулей преобразует стандартный переменный ток частотой 50 Гц в постоянный;
• сглаживаются пики, для фильтрации импульсов;
• выполняется обратное преобразование с подачей на электродвигатель переменного тока с заданными рабочими параметрами.

Прибор плавно регулирует нагрузку, в зависимости от давления в магистрали, требуемой производительности насосной установки, исходя из показаний датчиков по контролю параметров системы. В заданный момент, учитывая режим нагрузки, можно увеличить скорость вращения крыльчатки для большей подачи или замедлить для снижения напора на выходе.

Сравнительный анализ работы насосной установки с ЧП и без него

Если частотный преобразователь в схеме не предусмотрен, агрегат можно только включаться при снижении давления ниже минимального значения и отключаться, когда в подкачке воды отсутствует необходимость. При этом агрегат работает с полной мощностью, при регулярных повторах указанных циклов, в зависимости от интенсивности водопотребления.

При каждом старте электродвигатель подвержен воздействию повышенной пусковой нагрузки, возрастает интенсивность износа электрических и механических компонентов. В результате резкого запуска сохраняется риск возникновения гидроудара, что может привести к разрыву соединений в водопроводе, нарушению герметичности системы.

Если подключить насосную установку через ЧП, оборудование работает постоянно, но со сниженной интенсивностью. Это устройство плавно регулирует производительность для подачи оптимальных объемов воды потребителям. Поскольку в магистрали поддерживается равномерное давление, гидравлические удары исключены, что снижает риски возникновения аварий.

Плюсы применения

Использование частотного преобразователя в насосной установке обеспечивает следующие преимущества:

• сокращает потребление электрической энергии до 50 процентов, поскольку двигатель адаптируется к текущим нагрузкам;
• плавно запускает и останавливает насос, что снижает интенсивность износа оборудования, продляет ресурс;
• мягко регулирует интенсивность подачи, в зависимости от нагрузки и вязкости перекачиваемого продукта.

При этом можно подобрать модель ЧП по параметрам соответствующего агрегата, чтобы добиться надежной работы оборудования.

Важные нюансы

При выборе устройства важно учитывать частотный диапазон электрического тока, напряжение, мощность насосного агрегата, другие параметры работы системы. Преобразователи плохо переносят сильные электромагнитные помехи, поэтому для подключения лучше пользоваться экранированным кабелем, специальными фильтрами, сглаживающими импульсы. Монтаж и обслуживание оборудования должны осуществлять квалифицированные сотрудники, прошедшие соответствующее обучение.

В зависимости от тарифов производителя, параметров модели, цена на частотный преобразователь может составлять десятки, а то и сотни тысяч рублей. Учитывая многочисленные преимущества применения, эти расходы окупятся в течение одного или двух лет.

Необходимо выбирать ЧП мощностью, до 30 процентов больше, чем у электродвигателя. В противном случае мотор может не включиться или работать нестабильно. Исполнение должно соответствовать по числу фаз сети, от которой запитан агрегат.

Выпускаются исполнения стандартной степени защиты IP20 для работы в помещениях с умеренной влажностью воздуха. Если оборудование эксплуатируется в сложных условиях, преобразователь располагают в электрическом шкафу, дополнительно защищающим электрооборудование от неблагоприятных внешних факторов.

Чем можно заменить?

Частотный преобразователь при подключении насоса к сети можно заменить следующими альтернативными устройствами, каждое из которых характеризуется определенными недостатками:

• реле давления для автоматического включения и остановки двигателя – не обеспечивает защиту при работе на сухую, не сокращает расход энергии;
• гидроаккумулятором – громоздкая емкость, единственный эффект от которой состоит в регулировании давления;
• программируемыми логическими контроллерами – при сопоставимых с ЧП преимуществах, нельзя устанавливать на оборотистых системах.

Расходы на покупку и установку частотного преобразователя для насоса оправданы. Это устройство обеспечивает безопасность, плавную работу оборудования с нагрузкой, адекватной объемам потребления жидкости в системе.